Transglutamináza - Transglutaminase
| Transglutamináza | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Příklad transglutaminázy: koagulační faktor XIII z lidské krve. Kód PDB: 1EVU. | |||||||||
| Identifikátory | |||||||||
| EC číslo | 2.3.2.13 | ||||||||
| Číslo CAS | 80146-85-6 | ||||||||
| Databáze | |||||||||
| IntEnz | IntEnz pohled | ||||||||
| BRENDA | Vstup BRENDA | ||||||||
| EXPASY | Pohled NiceZyme | ||||||||
| KEGG | Vstup KEGG | ||||||||
| MetaCyc | metabolická cesta | ||||||||
| PRIAM | profil | ||||||||
| PDB struktur | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| |||||||||
Transglutaminázy jsou enzymy že v přírodě primárně katalyzovat vznik isopeptidová vazba mezi γ-karboxamid skupiny (- (C = O) NH2 ) z glutamin zbytek boční řetězy a ε-aminoskupiny (-NH2 ) z lysin zbytkové postranní řetězce s následným uvolněním amoniak (NH3 ). Zbytky lysinu a glutaminu musí být vázány na a peptid nebo a protein takže tohle síťování (mezi samostatnými molekulami) nebo může dojít k intramolekulární reakci (ve stejné molekule).[1] Vazby vytvořené transglutaminázou vykazují vysokou odolnost proti proteolytické degradaci (proteolýza ).[2] Reakce je[1]
- Gln- (C = O) NH2 + NH2-Lys → Gln- (C = O) NH-Lys + NH3
Transglutaminázy se mohou také připojit k primární amin (RNH2 ) na karboxyamidovou skupinu postranního řetězce glutaminového zbytku vázaného na protein / peptid, čímž se vytvoří isopeptidová vazba[1]
- Gln- (C = O) NH2 + RNH2 → Gln- (C = O) NHR + NH3
Tyto enzymy také mohou deamidate zbytky glutaminu na kyselina glutamová zbytky v přítomnosti vody[1]
- Gln- (C = O) NH2 + H2O → Gln-COOH + NH3
Transglutamináza izolovaná z Streptomyces mobaraensis -bakterie například je a vápník -nezávislý enzym. Savčí transglutaminázy kromě jiných transglutamináz vyžadují Ca2+ ionty jako a kofaktor.[1]
Transglutaminázy byly poprvé popsány v roce 1959.[3] Přesná biochemická aktivita transglutamináz byla objevena v srážení krve protein faktor XIII v roce 1968.[4]
Příklady
U lidí bylo charakterizováno devět transglutamináz [5]osm z nich katalyzuje transamidace reakce. Tyto TGázy mají organizaci se třemi nebo čtyřmi doménami, s imunoglobulin podobné domény obklopující centrální katalytickou doménu. Základní doména patří do Papain (CA klan) nadčeleď a používá Cys-His-Asp katalytická triáda.[2]. Protein 4.2 , označovaný také jako pás 4.2, je katalyticky neaktivní člen rodiny lidských transglutamináz, který má substituci Cys na Ala na katalytické triádě[6].
| název | Gen | Aktivita | Chromozóm | OMIM |
|---|---|---|---|---|
| Faktor XIII řetězec (faktor stabilizující fibrin) A | F13A1 | koagulace | 6p25-p24 | 134570 |
| Keratinocytová transglutamináza | TGM1 | kůže | 14q11.2 | 190195 |
| Tkáňová transglutamináza | TGM2 | všudypřítomný | 20q11.2-q12 | 190196 |
| Epidermální transglutamináza | TGM3 | kůže | 20q12 | 600238 |
| Transglutamináza prostaty | TGM4 | prostata | 3p22-p21.33 | 600585 |
| TGM X | TGM5[7] | kůže | 15q15.2 | 603805 |
| TGM Y | TGM6 | nervy, CNS | 20q11-15 | 613900 |
| TGM Z | TGM7 | varle, plíce | 15q15.2 | 606776 |
| Protein 4.2 | EPB42 | erytrocyty, kostní dřeň, slezina | 15q15.2 | 177070 |
Bakteriální transglutaminázy jsou jednodoménové proteiny se podobně složeným jádrem. Transglutamináza nalezená v některých bakteriích běží na Cys-Asp diad.[8]
|
|
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Biologická role
Transglutaminázy tvoří značně zesítěné, obecně nerozpustné proteinové polymery. Tyto biologické polymery jsou pro organismus nepostradatelné pro vytváření bariér a stabilních struktur. Příklady jsou krevní sraženiny (koagulace faktor XIII ), stejně jako kůže a vlasy. Katalytická reakce je obecně považována za nevratnou a musí být pečlivě sledována pomocí rozsáhlých kontrolních mechanismů.[2]
Role v nemoci
Předpokladem je nedostatek faktoru XIII (vzácný genetický stav) krvácení; koncentrovaný enzym lze použít k nápravě abnormality a snížení rizika krvácení.[2]
Protilátky proti transglutamináze se nacházejí v celiakie a může hrát roli v tenké střevo poškození v reakci na dietu gliadin který charakterizuje tuto podmínku.[2] V souvisejícím stavu dermatitis herpetiformis, u nichž se často vyskytují změny tenkého střeva a které reagují na dietní vyloučení pšeničných produktů obsahujících gliadin, je převládajícím autoantigenem epidermální transglutamináza.[9]
Nedávný výzkum naznačuje, že lidé trpící neurologickými chorobami mají rádi Huntington je[10] a Parkinsonova choroba[11] může mít neobvykle vysoké hladiny jednoho typu transglutaminázy, tkáňová transglutamináza. Předpokládá se, že tkáňová transglutamináza může být zapojena do tvorby proteinových agregátů, které způsobují Huntingtonovu chorobu, i když to s největší pravděpodobností není nutné.[2][12]
Mutace v keratinocytová transglutamináza jsou zapojeny do lamelární ichtyóza.
Strukturální studie
Ke konci roku 2007, 19 struktur byly pro tuto třídu enzymů vyřešeny pomocí PDB přístupové kódy 1EVU, 1EX0, 1F13, 1FIE, 1G0D, 1 GTG, 1GGU, 1GGY, 1IU4, 1KV3, 1L9M, 1L9N, 1 NUD, 1 NUF, 1NUG, 1QRK, 1RLE, 1SGX, a 1VJJ.
Průmyslové a kulinářské aplikace
V komerčním zpracování potravin se transglutamináza používá k lepení bílkoviny spolu. Příklady potravin vyrobených pomocí transglutaminázy zahrnují napodobenina krabího masa, a rybí koule. Vyrábí se Streptoverticillium mobaraense kvašení v komerčních množstvích (P81453) nebo extrahované ze zvířecí krve,[13] a používá se v různých procesech, včetně výroby zpracovaných maso a Ryba produkty.
Transglutaminázu lze použít jako pojivo ke zlepšení struktury potravin bohatých na bílkoviny, jako jsou surimi nebo šunka.[14]
V roce 2010 bylo v Evropské unii jako přísada do potravin zakázáno takzvané „masové lepidlo“ vyrobené ze skotu a prasat.[15] Transglutamináza zůstává povolena a není nutné ji deklarovat, protože se považuje za pomocnou látku pro zpracování, a nikoli za přísadu, která zůstává přítomná v konečném produktu.
Molekulární gastronomie
Transglutamináza se také používá v molekulární gastronomie spojit nové textury se stávajícím vkusem. Kromě těchto běžných použití se transglutamináza používá k výrobě některých neobvyklých potravin. Britský kuchař Heston Blumenthal je připočítán se zavedením transglutaminázy do moderního vaření.
Wylie Dufresne, šéfkuchař z New Yorku avantgarda restaurace wd ~ 50, byl zaveden do transglutaminázy Blumenthalem, a vynalezl „těstoviny "vyrobeno z více než 95% krevety díky transglutamináze.[16]
Synonyma
- protein-glutamin gama-glutamyltransferáza (systematická)
- fibrinoligáza
- glutaminylpeptid gama-glutamyltransferáza
- protein-glutamin: amin gama-glutamyltransferáza
- R-glutaminyl-peptid: aminová gama-glutamyltransferáza
Viz také
Reference
- ^ A b C d E DeJong GA, Koppelman SJ (2002). „Reakce katalyzované transglutaminázou: dopad na aplikace v potravinách“. Journal of Food Science. 67 (8): 2798–2806. doi:10.1111 / j.1365-2621.2002.tb08819.x.
- ^ A b C d E F Griffin M, Casadio R, Bergamini CM (prosinec 2002). "Transglutaminázy: přírodní biologická lepidla". The Biochemical Journal. 368 (Pt 2): 377–96. doi:10.1042 / BJ20021234. PMC 1223021. PMID 12366374.
- ^ Clarke DD, Mycek MJ, Neidle A, Waelsch H (1959). "Začlenění aminů do proteinů". Arch Biochem Biophys. 79: 338–354. doi:10.1016/0003-9861(59)90413-8.
- ^ Pisano JJ, Finlayson JS, poslanec Peyton (květen 1968). „[Zesíťování ve fibrinu polymerovaném faktorem 13: epsilon- (gama-glutamyl) lysin]“. Věda. 160 (3830): 892–3. Bibcode:1968Sci ... 160..892P. doi:10.1126 / science.160.3830.892. PMID 4967475. S2CID 95459438.
- ^ Grenard P, Bates MK, Aeschlimann D (srpen 2001). „Vývoj genů transglutaminázy: identifikace shluku genů transglutaminázy na lidském chromozomu 15q15. Struktura genu kódujícího transglutaminázu X a nový člen rodiny genů, transglutamináza Z“. The Journal of Biological Chemistry. 276 (35): 33066–78. doi:10,1074 / jbc.M102553200. PMID 11390390.
- ^ Eckert RL, Kaartinen MT, Nurminskaya M, Belkin AM, Colak G, Johnson GV, Mehta K (duben 2014). "Regulace transglutaminázy buněčné funkce". Fyziologické recenze. 94 (2): 383–417. doi:10.1152 / physrev.00019.2013. PMC 4044299. PMID 24692352.
- ^ Aeschlimann D, Koeller MK, Allen-Hoffmann BL, Mosher DF (únor 1998). „Izolace cDNA kódující nový člen rodiny genů transglutaminázy z lidských keratinocytů. Detekce a identifikace produktů genů transglutaminázy na základě reverzní transkripčně-polymerázové řetězové reakce s degenerovanými primery“. The Journal of Biological Chemistry. 273 (6): 3452–60. doi:10.1074 / jbc.273.6.3452. PMID 9452468.
- ^ Kashiwagi T, Yokoyama K, Ishikawa K, Ono K, Ejima D, Matsui H, Suzuki E (listopad 2002). "Krystalová struktura mikrobiální transglutaminázy ze Streptoverticillium mobaraense". The Journal of Biological Chemistry. 277 (46): 44252–60. doi:10,1074 / jbc.M203933200. PMID 12221081.
- ^ Sárdy M, Kárpáti S, Merkl B, Paulsson M, Smyth N (březen 2002). „Epidermální transglutamináza (TGáza 3) je autoantigenem dermatitis herpetiformis“. The Journal of Experimental Medicine. 195 (6): 747–57. doi:10.1084 / jem.20011299. PMC 2193738. PMID 11901200.
- ^ Karpuj MV, Becher MW, Steinman L (leden 2002). „Důkazy o roli transglutaminázy při Huntingtonově chorobě a potenciální terapeutické důsledky“. Neurochemistry International. 40 (1): 31–6. doi:10.1016 / S0197-0186 (01) 00060-2. PMID 11738470. S2CID 40198925.
- ^ Vermes I, Steur EN, Jirikowski GF, Haanen C (říjen 2004). "Zvýšená koncentrace tkáňové transglutaminázy mozkomíšního moku u Parkinsonovy nemoci, což naznačuje apoptózu". Poruchy pohybu. 19 (10): 1252–4. doi:10,1002 / mds.20197. PMID 15368613. S2CID 102503.
- ^ Lesort M, Chun W, Tucholski J, Johnson GV (leden 2002). „Hraje tkáňová transglutamináza roli v Huntingtonově chorobě?“. Neurochemistry International. 40 (1): 37–52. doi:10.1016 / S0197-0186 (01) 00059-6. PMID 11738471. S2CID 7983848.
- ^ Köhler W (22. srpna 2008). „Gelijmde slavink“ (v holandštině). NRC Handelsblad. Archivováno z původního dne 20. února 2009. Citováno 5. března 2009.
- ^ Yokoyama K, Nio N, Kikuchi Y (květen 2004). "Vlastnosti a aplikace mikrobiální transglutaminázy". Aplikovaná mikrobiologie a biotechnologie. 64 (4): 447–54. doi:10.1007 / s00253-003-1539-5. PMID 14740191. S2CID 19068193.
- ^ „Zákaz EU„ masového lepidla “- zprávy o bezpečnosti potravin“. foodsafetynews.com. 24. května 2010. Archivováno z původního dne 5. dubna 2018. Citováno 6. května 2018.
- ^ Jon B (11. února 2005). "Nudle, objevené". Zprávy NBC. Citováno 2. dubna 2008.
Další čtení
- Fesus L, Hitomi K, Kojima S (2015). Transglutaminázy: Více funkčních modifikátorů a cílů pro objev nových léků. Springer Japonsko. ISBN 978-4-431-55823-1.
- Nuijens T, Schmidt M (2019). Metody ligace zprostředkované enzymy. Humana, New York, NY. ISBN 978-1-4939-9545-5.
- Kuddus M (2018). Enzymy v potravinářské technologii: vylepšení a inovace. Springer, Singapur. ISBN 978-981-13-1932-7.
- Kelleher JB (11. května 2012). „Průmysl hájí kritiky ingrediencí jako„ lepidlo na maso “"". Chicago Tribune. Citováno 20. července 2012.
- US patent 5,156,956 - Transglutamináza katalyzující acylovou přenosovou reakci Γ-karboxyamidové skupiny glutaminového zbytku v peptidovém nebo proteinovém řetězci v nepřítomnosti Ca2+
